Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Строительство на многолетнемерзлых грунтах

1. Многолетнемерзлые грунты

многолетнемерзлый фундамент опора свайный

Северо-восточная территория России (севернее 65 ошироты) представлена многолетнемёрзлыми грунтами, находящимися в мёрзлом состоянии длительное время, т.е. в течение многих тысячелетий, которые летом оттаивают на небольшую глубину (1…3 м). Такие грунты исследованы российскими учёными, в числе которых Н.А. Цытович - основоположник мерзлотоведения, М.И. Сумгин, Ю.К. Зарецкий, И.А. Тютюнов, С.С. Вялов, Г.В. Порхаев, Р.С. Зиангиров и др. Результаты их исследований положены в основу СНиП на проектирование оснований и фундаментов на вечномёрзлых грунтах, а также ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.

Многолетнемёрзлые грунты вследствие наличия в них льдо-цементных связей при сохранении отрицательной температуры грунтов являются достаточно прочными природными образованиями. Однако при оттаивании порового льда по мере застройки территорий структурные льдо-цементные связи лавинно разрушаются, грунт переувлажняется талой водой и превращается в разжиженную массу, не способную обеспечить геостойкость построенных зданий, сооружений, как результат проявления тепловой просадки бывших многолетнемёрзлых грунтов.

Многолетнемёрзлые грунты, или вечная мерзлота по старой терминологии, образовалась около 0,7 млн. лет назад во времена раннего плейстоцена в процессе похолодания на Земле, вызвавшего надвигание огромных масс льда на сушу из морей и океанов. Затем произошло потепление и оттаивание. Это повторялось периодически, причины которого не выяснены.

Площадь распространения многолетнемёрзлых гру нтов составляет около 1/4 всей суши земного шара и около 65% площади России. Первая информация о существовании мёрзлых пород появилась в 16 в. Лишь в 19 в. возникла наука - мерзлотоведение, или геокриология, предметом изучения которой является криолитозона - часть земной коры, содержащая мёрзлые и морозные породы.

Максимальная мощность многолетнемёрзлых толщ горных пород достигает 1300…1500 м, а отрицательная среднегодовая температура пород на глубинах 10…20 м от - 12 до - 15оС и ниже.

На основе мерзлотоведения грунтов, изученного вышеназванными учёными, сформулированы научные методы надёжного строительства зданий и сооружений на многолетнемёрзлых грунтах, а также прикладного использования искусственного замораживания грунтов в строительстве и горном деле, эффективно апробированного в 30…50 гг. 20 в. при проходке тоннелей в переувлажнённых грунтах, поскольку ещё не были разработаны новые технические решения (стена в грунте, напрягаемый анкер, струйная цементация).

2. Возведение фундаментов на вечномерзлых грунтах

Подлежащие возведению на вечномерзлых грунтах фундаменты сооружений необходимо проектировать на основе результатов инженерно-геокриологических (инженерно-геологических, мерзлотных и гидрогеологических) изысканий и исследований, выполненных в соответствии с требованиями действующих СНиП, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям, и исследованиям грунтов для строительных целей, при обязательном учете особенностей конструкций и условий эксплуатации проектируемых сооружений, в том числе: теплового и механического взаимодействия сооружений с грунтами основания; размеров, вида конструкций и режима эксплуатации сооружений; действующих на фундаменты нагрузок.

Материалы инженерно-геокриологических изысканий должны включать:

1) данные, характеризующие инженерно-геокриологические условия строительной площадки (распространение по площади и глубину залегания вечномерзлых грунтов, характер напластования и температурный режим грунтов, толщину слоя сезонного оттаивания и промерзания, сведения о климатических условиях района строительства, о характере включений, режиме грунтовых вод, термокарстах и др.);

2) результаты полевых и лабораторных исследований и испытаний грунтов, отражающие их литологические типы, криогенное строение, физические и механические свойства в талом и мерзлом состояниях (для нескальных грунтов: плотность, влажность, льдистость, просадочность при оттаивании, угол внутреннего трения, сцепление, теплоемкость, теплопроводность; для скальных грунтов: степень выветрелости и трещиноватости, предел прочности на одноосное сжатие, коэффициент размягчаемости в воде);

3) исходные данные, необходимые для прогнозирования возможных изменений мерзлотных и гидрогеологических условий строительной площадки (в дополнение к перечисленным данным сведения о продолжительности периодов и значениях положительных и отрицательных температур воздуха, толщине снежного покрова, мохово-растительном покрове);

4) исходные данные и требования, необходимые для разработки мероприятий по охране окружающей природной среды, подлежащих включению в проект сооружения, а также в проект организации и производства строительных работ (с целью, обеспечения максимальной сохранности мохово-растительного покрова, деревьев, кустарников, минимальных нарушений естественных условий протекания водотоков).

В период полевых изысканий должны быть собраны сведения о наличии наледей и оценена возможность их образования в местах постройки, сооружений, данные о паводках, проходящих по руслу, покрытому льдом.

В комплекс изысканий необходимо включать анализ опубликованных сведений и имеющихся материалов ранее проведенных изысканий и обследований мерзлотно-грунтовых условий интересующего района, а также сведений об опыте строительства и эксплуатации аналогичных сооружений в подобных условиях.

Номенклатуру грунтов оснований в описаниях результатов изысканий и в проектах фундаментов принимают согласно ГОСТ 25100-82.

При проектировании и строительстве фундаментов сооружений ориентируются на два характерных состояния вечномерзлых грунтов: мерзлое и немерзлое. В связи с этим различают два принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований сооружений, включая мосты: I - грунты основания используют в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации сооружения; II - грунты основания используют в оттаивающем (в период эксплуатации сооружения) или в оттаявшем (до начала возведения сооружения) состоянии.

Принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований фундаментов выбирают исходя из местных климатических и инженерно-геокриологических условий, глубины заложения и особенностей конструкции фундаментов, результатов технико-экономических расчетов, связанных с выбором оптимального типа фундаментов.

На принцип I ориентируются в случаях, когда имеется обоснованная необходимыми расчетами уверенность в сохранении мерзлого состояния грунтов в основании фундаментов мостов в течение всего периода их эксплуатации, как правило, без применения охлаждающих установок. Охлаждающие установки или каменные обсыпки конусов устоев могут использоваться для предотвращения возможности существенного повышения температуры вечномерзлых грунтов (по сравнению с принятой в расчетах) в период эксплуатации сооружений. Для принятия решения об использовании грунтов основания по принципу I необходимо в процессе проведения инженерно-геокриологических изысканий обеспечить получение достоверных данных о температуре грунтов на глубине 10-12 м (от естественной поверхности) и о слиянии слоя сезонного оттаивания с вечномерзлыми грунтами в месте проектируемого сооружения.

По принципу II используют вечномерзлые грунты исходя из условия их полного оттаивания независимо от температуры в период постройки сооружений.

По сравнению с проектированием фундаментов зданий при проектировании фундаментов мостов необходимо учитывать влияние следующих факторов: воздействие на сооружения кроме вертикальных значительных горизонтальных сил от временных подвижных нагрузок и от давления грунта; уменьшение несущей способности оснований вследствие отепляющего действия воды на вечномерзлые грунты; увеличение осадки основания из-за пригрузки его весом высоких подходных участков насыпей; возрастание сил морозного пучения грунтов из-за повышения влажности их в местах возведения мостов через постоянные или периодически действующие водотоки; возможное появление наледей в пределах сооружения; нарушение устойчивости крутых склонов вследствие проявления оползневых процессов.

Вечномерзлые грунты в основании фундаментов всех опор малых мостов должны использоваться по одному из принципов.

В местах залегания вечномерзлых грунтов с неровной или наклонной поверхностью фундаменты следует проектировать опирающимися полностью на мерзлые грунты, используемые по принципу I либо по принципу II, или же на расположенные выше немерзлые грунты. Не допускается опирать фундаменты частью на мерзлые, а частью на немерзлые грунты.

В проектах фундаментов на вечномерзлых грунтах должны быть приведены характерные инженерно-геокриологические данные мостового перехода (геологические колонки, температура грунтов, сведения об уровнях поверхностных и подземных вод, наледях и т.п.), а для фундаментов из столбов или свай, кроме того, способ их погружения, а также условия, при которых разрешается загружать столбы и сваи после их заглубления в грунт.

3. Выбор типа и конструкций фундаментов на вечномерзлых грунтах

Анализ опыта строительства фундаментов разных типов в условиях вечной мерзлоты показывает, что применение бетонируемых на месте конструкций экономически оправдано только при строительстве больших мостов, для массового строительства малых и средних мостов более целесообразно использование сборных конструкций.

Применяемые в настоящее время бетонируемые в котлованах массивные (мелкого заложения) фундаменты требуют больших затрат времени и труда на разработку грунтов, устройство и разборку ограждений, укладку бетонной смеси и уход за ней. Замена бетонируемых в котлованах фундаментов сборными массивными конструкциями не может устранить их общего недостатка - сохранения наиболее трудоемких работ по устройству котлованов и тщательному заполнению грунтом пазух между боковыми поверхностями котлована и фундамента. В случае недоброкачественного заполнения таких пазух (вследствие недостаточного уплотнения укладываемого грунта, особенно при использовании для этой цели бульдозеров) в них возможны длительные застои воды и, как следствие, оттаивание вечномерзлых грунтов и связанное с этим появление не предусмотренных проектом деформаций фундаментов. Учитывая это обстоятельство, фундаменты мелкого заложения рекомендуется проектировать, ориентируясь на использование вечномерзлых грунтов только по принципу II.

Несмотря на отмеченные недостатки, фундаменты мелкого заложения продолжают применять для мостов, что следует рассматривать как вынужденное решение на период до создания и широкого внедрения высокопроизводительного бурового оборудования (для устройства скважин большого диаметра в любых грунтах, включая скальные), необходимого при строительстве столбчатых фундаментов и безростверковых опор.

Фундаменты мостов и труб под насыпями на вечномерзлых грунтах, используемых по принципам I и II, следует проектировать в соответствии со СНиП 2.05.03-84, СНиП 2.02.03-85 и СНиП II_18-76, ориентируясь на данные, указанные в § 62, которые должны быть получены в результате инженерно-геокриологических изысканий. Более подробные сведения по вопросам проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах содержатся в «Инструкции по проектированию малых и средних мостов БАМ» (ВСН 187-76). Все наиболее существенные положения перечисленных нормативных документов по условиям рационального применения фундаментов разных типов, их конструированию и расчету освещены в этой главе.

Проектирование фундаментов малых и средних мостов, а также труб под насыпями сводится, как правило, к привязке к конкретным местным условиям в достаточной степени проверенных на практике типовых проектов опор, пролетных строений и труб.

Если вечномерзлые грунты в оттаявшем состоянии не могут быть использованы в качестве оснований из-за низкой их несущей способности, а в период эксплуатации сооружений они не смогут сохраняться в мерзлом состоянии, то для искусственного поддержания этого состояния применяют охлаждающие установки, которые проектируют по специальной методике.

Фундаменты мелкого заложения применяют преимущественно при их заглублении до 4 м в непросадочные при оттаивании крупнообломочные грунты, гравелистые и крупные пески, твердые и полутвердые глинистые грунты, а также в немерзлые и скальные грунты. В этом случае применение таких фундаментов экономически оправдано, если разработка грунтов в котлованах механизирована и не требует устройства крепления стен котлованов против обрушения грунта.

При выборе типа фундаментов приходится также учитывать, что наличие в русловой части мостового перехода массивных фундаментов мелкого заложения или заглубленных в грунт ростверков свайных фундаментов и связанное с ними неизбежное нарушение природного сложения грунтов (при разработке котлованов и последующем заполнении пазух грунтами нарушенного сложения) нередко приводят к существенному изменению условий протекания подруслового потока и к появлению наледей там, где их не было до постройки сооружения.

Вследствие небольшого заглубления фундаменты мелкого заложения проектируют в виде анкерной плиты, противодействующей ее поднятию при морозном пучении грунтов, с рамной надстройкой для устоев (рис. 11.1, а) и массивной конструкцией для промежуточных опор (рис. 11.1, б), расположенных в русле постоянных водотоков с ледоходом.

В настоящее время лучшими по всем показателям являются фундаменты из столбов диаметром 0,8 м или свай сечением 0,35X0,35 и 0,4X0,4 м. При возведении таких фундаментов с высоким ростверком отпадает необходимость в трудоемких и длительных работах по устройству котлованов. Работы по сооружению этих фундаментов можно комплексно механизировать и проводить круглогодично. Конструкция их проще и расход материалов меньше по сравнению с другими типами фундаментов. Такие фундаменты более надежны, поскольку столбы и сваи можно погрузить без больших дополнительных затрат так, чтобы нижняя их часть опиралась на прочные или на непросадочные при оттаивании грунты, или же заглубить в толщу неоттаивающих в период эксплуатации мостов вечномерзлых грунтов.

Ввиду несомненных достоинств фундаменты из свай или столбов широко применяют в мостостроении. Фундаменты из свай используют преимущественно в немерзлых грунтах без твердых включений, когда сваи можно забить без устройства лидерных скважин.

Для средних мостов устои проектируют с фундаментами, ростверк которых расположен над естественной поверхностью грунта (рис. 11.2, а), а промежуточные опоры в местах наличия ледохода - с фундаментами, имеющими заглубленный в грунт ростверк (рис.).

Устой и промежуточная опора с фундаментами мелкого заложения

Устой и промежуточная опора со свайными фундаментами

4. Безростверковые свайные и столбчатые опоры

Безростверковые свайные опоры

Значительно более экономичны безростверковые свайные устои (рис. 11.3, а) и промежуточные опоры из куста свай, нижняя заглубленная в грунт часть которых является фундаментом, а верхняя, возвышающаяся над грунтом и объединенная подферменной плитой (на которую опираются пролетные строения), - надфундаментной частью опоры (рис. 11.3, б).

Несмотря на высокую экономичность свайных фундаментов и опор, они не получили широкого применения в мостах на вечномерзлых грунтах из-за больших затрат труда на изготовление, транспортировку и заглубление в грунт значительного числа свай (от 4 до 20 для одной опоры), а также на бурение скважин.

С увеличением размера поперечного сечения свай необходимое их число в фундаменте или опоре может быть существенно уменьшено. В настоящее время оптимальными по техническим возможностям технологического оборудования, условиям постройки и эксплуатации мостов признаны железобетонные столбы диаметром 0,8 м. С применением фундаментов и опор из таких столбов на БАМе построено более тысячи малых и средних мостов.

В дальнейшем по мере совершенствования и повышения мощности и производительности технологического оборудования диаметр столбов будет увеличен до 1,2-1,6 м.

Успешный опыт применения столбчатых опор подтвердил их высокую экономическую эффективность по сравнению с массивными опорами. При устройстве столбчатых опор требуется в 2-4 раза меньше бетона, затраты труда сокращаются в 2-3 раза, сроки работ - в 1,5-2 раза, объем земляных работ уменьшается в 10-15 раз.

Столбчатые устои (рис. 11.4, а) и промежуточные опоры (рис. 11.4, б) могут применяться в любых инженерно-геокриологических условиях.

Безростверковые столбчатые опоры

5. Требования для столбчатых конструкций

На вечномерзлых грунтах, используемых по принципу I, столбчатые конструкции допускается применять для мостов при выполнении следующих требований:

1) вечномерзлые грунты в районе мостового перехода должны быть, как правило, сплошными по распространению, сливающимися со слоем сезонного промерзания;

2) определяемая по результатам изысканий температура на уровне нулевых годовых амплитуд (на глубине 10 м от поверхности грунтов) должна быть не выше минус 1,5° С при незасоленных глинистых грунтах в зоне заделки столбов и не выше минус 1,0° С при незасоленных песчаных грунтах;

3) предусмотренные проектом специальные мероприятия (пропуск воды со скоростями, не превышающими естественные, а при больших скоростях соответствующее укрепление дна водостока) должны исключать возможность размыва дна русла и обеспечивать сосредоточенный пропуск меженных вод;

4) пазухи котлованов столбчатых фундаментов с ростверком, заглубленным в грунт, должны засыпаться местным (из слоя сезонного оттаивания) грунтом с послойным уплотнением;

5) низ столбов, заглубленных в грунты, сохраняющиеся в твердомерзлом состоянии, должен располагаться минимум на 4 м выше поверхности подземных льдов или льдистых грунтов. Если это условие не может быть выполнено, то такие грунты или льды следует, как правило, прорезать столбами, погрузив их низ в несущий слой мерзлого грунта на глубину, определяемую расчетом;

6) конусы устоев должны отсыпаться из песка, крупнообломочных отложений или горной массы. Для сохранения твердомерзлого состояния грунтов в основании фундаментов устоев поверхность конусов рекомендуется обсыпать слоем камня толщиной 0,8-1 м;

7) для обоснованного увеличения расчетного диаметра столбов до диаметра скважин нижнюю часть боковой поверхности столбов на длине не менее 4 м следует выполнять гофрированной по типу, принятому в применяемом проекте столбчатых конструкций;

8) для заделки столбов в скважинах должны использоваться цементно-песчаный или цементно-шламовый раствор (смесь цемента с буровым шламом) без противоморозных добавок либо водонасыщенный уплотненный песок;

9) для безопасного пропуска нагрузок по мосту в периоды строительства и эксплуатации дороги необходимо обязательно предусмотреть время на смерзание столбов с окружающим грунтом. Продолжительность смерзания столбов с грунтом должна назначаться с учетом температуры вечномерзлых грунтов, температуры воздуха в период строительства фундаментов, скорости бурения скважин, температуры применяемой технологической воды и влияния других факторов;

10) для контроля за ходом смерзания столбов фундамента с окружающим грунтом необходимо опустить термотрубку диаметром 5 см в зазор между боковой поверхностью скважины и последним по времени установки столбом;

11) устанавливать пролетные строения и пропускать по мосту нагрузку следует после достижения вечномерзлыми грунтами на контакте с боковой поверхностью столбов среднего значения температуры, соответствующего переходу этих грунтов в твердомерзлое состояние. Регулярный пропуск по мосту подвижной нагрузки разрешается после наступления полного смерзания столбов с вечномерзлыми грунтами, характеризуемого понижением температуры грунтов на контакте со столбами до значений, принятых в расчетах несущей способности фундаментов.

6. Подошва фундаментов мелкого заложения

Глубину заложения подошвы фундамента, низа столбов или свай от уровня естественной поверхности, грунта или срезки назначают по результатам расчета несущей способности грунтовых оснований с учетом влияния следующих наиболее существенных факторов: инженерно-геологических и гидрогеологических условий в местах возведения опор; принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований; глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов; возможности пучения грунтов при их сезонном промерзании и осадки основания в результате оттаивания грунтов; наличия льдонасыщенных грунтов и включений подземных льдов; характерных особенностей конструкции и технологии строительства фундаментов.

Отметку подошвы возводимых на суходолах фундаментов мелкого заложения (эстакад и путепроводов) в не подверженных пучению крупнообломочных грунтах, гравелистых и крупных песках при содержании в них частиц размером менее 0,1 мм в количестве меньше 10% по массе допускается назначать независимо от уровня Промерзания грунтов при условии простирания их толщи минимум на 1 м ниже глубины промерзания и отсутствии в зоне промерзания напорных вод. Во всех остальных случаях подошву фундаментов необходимо располагать не менее чем на 0,5 м ниже расчетной глубины промерзания.

Подошву фундаментов мелкого заложения требуется заглублять в несущий пласт из любых грунтов, кроме скальных, не менее чем на 1 м от его поверхности, а в скальные не выветренные грунты не менее чем на 0,1 м.

Отметку подошвы ростверка столбчатых или свайных фундаментов на суше, поймах и в русле периодически действующих водотоков следует назначать вне слоя сезонного промерзания пучинистых грунтов (ниже уровня промерзания не менее чем на 0,25 м или выше дневной поверхности грунта на 1 м и более для промежуточных опор, на 0,5 м и более для устоев). Под не заглубленным в грунт ростверком фундамента устоев следует предусматривать свободное от грунта обсыпки пространство (зазор высотой 0,1-0,2 м).

Допускается назначать отметку подошвы ростверка столбчатых или свайных фундаментов опор эстакад и путепроводов, возводимых на суше в грунтах, не подверженных пучению, независимо от глубины сезонного промерзания при условии простирания толщи указанных грунтов не менее чем на 1 м ниже глубины промерзания и отсутствии в зоне промерзания напорных вод, а возводимых в руслах водотоков - на любом уровне (в том числе выше дна русла) при отсутствии промерзания воды до дна, но не менее чем на t - j0,5 м ниже уровня низкого ледостава, где / - толщина льда в метрах.

Опирание подошвы фундаментов мелкого заложения, нижнего конца свай или столбов на подземные льды или на используемые по принципу II мерзлые льдистые грунты запрещается. Сваи (столбы) необходимо погружать через оттаивающие в период эксплуатации сооружения льдистые грунты в подстилающие грунты на глубину, определяемую расчетом.

Необходимое заглубление свай или столбов в грунт определяют в результате расчетов фундаментов по несущей способности грунтов на воздействие заданных в проекте нагрузок и по условию предотвращения возможного выпучивания в грунтах, подверженных пучению.

Особое внимание приходится уделять расчетам свай и столбов на выпучивание. Наблюдениями установлено, что около 10% пост роенных свайно-эстакадных мостов деформируются в результате выпучивания свайных опор. Часть из них выпучивается спустя 1-2 года после окончания строительства мостов. На отдельных мостах отмечены деформации опор через 5-8 лет после сдачи мостов в эксплуатацию. Чаще всего выпучиваются промежуточные опоры, находящиеся в зоне максимального увлажнения и наиболее глубокого промерзания грунтов. В пределах конусов, где грунт основания защищен от глубокого сезонного промерзания, пучение наблюдается крайне редко.

В результате пучения грунтов опоры мостов могут приподниматься на несколько десятков сантиметров, а опоры деревянных мостов - до 1 м и более. Выпучивание опор происходит неравномерно, больше со стороны затененной части моста. Перекосы достигают 3-4 см, а иногда и больше. Обычно пучение грунтов начинается в декабре и достигает наибольшего значения в январе - марте. Осадка выпучившихся опор происходит в июне-июле. Установлено, что чем меньше давление на сваи от постоянных нагрузок, тем больше они выпучиваются при прочих равных условиях, тем глубже их приходится погружать в грунт.

Расстояние в плане между вертикальными столбами фундаментов и опор необходимо принимать таким, чтобы толщина стенки грунта между соседними скважинами проектного диаметра была не менее 1 м.

Расстояние в свету между забивными сваями на уровне их нижних концов должно быть не менее двух толщин (диаметров) свай, а на уровне подошвы ростверка фундамента - не менее половины толщины свай.

Для уменьшения глубины заложения свай (столбов) в грунтах, используемых по принципу II, допускается устраивать уширение пяты.

7. Столбчатые или свайные фундаменты и опоры

Столбчатые или свайные фундаменты и опоры следует конструировать, как правило, с применением насадки сборной конструкции. Допускаются насадки, бетонируемые на месте строительства моста.

Верх свай или столбов следует заделывать в сборную или монолитную насадку опоры (фундамента) с помощью выпусков арматуры. Для омоноличивания стыков сборных элементов используют бетон классов не ниже ВЗО и F 300. Наряду с монолитными стыками рекомендуются равнопрочные с элементами стыки, осуществляемые сваркой закладных деталей свай (столбов) и насадки.

Боковой поверхности нижней части столбов на длине минимум 2 м от их подошвы необходимо придавать искусственные неровности (рифление) путем устройства по периметру столбов впадин глубиной 3-4 см и шириной не менее 6 см.

Для доброкачественной заделки столбов в разные грунты в проектах фундаментов следует предусматривать необходимость бурения скважин диаметром, превышающим на 20 см диаметр столбов. Для свай, заделываемых путем вытеснения раствора, диаметр скважин должен на 5-10 см превышать размер диагонали или диаметр свай.

В проектах фундаментов, как правило, предусматривают применение цементно-песчаного раствора для заполнения зазора между столбами или сваями и поверхностью скважин ниже подошвы деятельного слоя независимо от вида, состояния грунтов и принципа их использования в качестве оснований. Для заполнения зазоров применяют раствор марки 100-200 в скальных грунтах и марки 50-100 в нескальных грунтах. В мерзлых грунтах, используемых по принципу I, для заполнения зазора между столбами или сваями и поверхностью скважин ниже уровня расчетного оттаивания вечномерзлых грунтов допускается применять водонасыщенный песок, укладываемый с виброуплотнением. Для заполнения зазора между столбами или сваями и поверхностью скважин в пределах толщи деятельного слоя необходимо использовать уплотняемый по мере укладки местный грунт. При деятельном слое, сложенном песчаными грунтами, для засыпки используют сухой песок.

Для фундаментов и для опор мостов следует применять железобетонные столбы или сваи сплошного сечения. Для фундаментов промежуточных опор и для безростверковых обсыпных устоев допускается вместо столбов применять полые железобетонные оболочки со стенкой толщиной не менее 15 см.

Толщина защитного слоя бетона столбов и свай (до стержней продольной арматуры) должна быть не менее 5 см. Для столбов и свай нужно применять бетон классов не ниже В30 и F 300, а для ростверков фундаментов и для опор - не ниже В25 и F 300. Во всем остальном столбы, сваи и ростверки фундаментов на вечномерзлых и немерзлых грунтах конструируют одинаково.

8. Особенности расчетов оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах

Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах рассчитывают при обязательном учете приведенных ниже специфических особенностей, обусловленных характерными свойствами таких грунтов.

Основания из вечномерзлых грунтов, используемых по принципам I и II, рассчитывают по несущей способности и устойчивости; деформации определяют для оснований из мерзлых грунтов, используемых по принципу II.

Нагрузки на основания и фундаменты определяют согласно указаниям СНиП 2.05.03-84.

Расчеты фундаментов из свай, оболочек или столбов в вечномерзлых грунтах, используемых по принципам I и II, по несущей способности грунтов оснований должны производиться так же, как и в немерзлых грунтах, с введением коэффициента надежности, значения которого принимаются (в зависимости от числа элементов в фундаменте) одинаковыми для грунтов всех видов. Различие в этих расчетах заключается в нормах, применяемых для определения несущей способности одиночных элементов в мерзлых и немерзлых грунтах.

Несущую способность одиночного элемента (сваи или столба), заглубленного в вечномерзлые грунты, используемые по принципу II, определяют как для немерзлых грунтов согласно СНиП 2:02.03-85.

Несущую способность элемента, вмороженного в вечномерзлый грунт, используемый по принципу I, определяют в соответствии с указаниями СНиП II_18-76.

В расчетах несущей способности заглубленных в используемые по принципу I вечномерзлые грунты элементов, воспринимающих усилия сжатия или растяжения, не должны учитываться силы трения о боковую поверхность элементов вышележащих немерзлых грунтов.

Расчет оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения (независимо от принятого принципа использования вечномерзлых грунтов) производят в случаях, когда слой сезонного промерзания-оттаивания сложен глинистыми грунтами и песками суглинистым или мелкопесчаным заполнителем при разной степени влажности.

Применительно к проектированию фундаментов опор мостов из свай или столбов расчет по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения сводится к проверке одиночного элемента из составляющих фундамент при условии, что элементы погружены в грунт с расстоянием в свету не менее 1 м.

Размещено на Allbest.ru